Artificial Intelligence & Earth Observation: Alla scoperta del’Φ-lab dell’European Space Agency – ESA

immagine della terra vista dallo spazio-Esa-e-Phi-Lab

Con Open Search Group vogliamo stimolare lo sviluppo di soluzioni applicative basate su tecniche di Artificial Intelligence (AI) e dati di Earth Observation (EO) per il riconoscimento automatico delle variazioni nel tempo della copertura del suolo in ambito urbano.

Lo abbiamo fatto nel 2020 con Hack@MI, l’hackathon con il Comune di Milano e #STEMintheCity (maggiori informazioni sul sito qui), e lo rifaremo nei prossimi mesi anche grazie al Φ-Lab dell’European Space Agency – ESA.

Scopri l’intervista a Giuseppe Borghi, Head of the Φ-lab Division, e Sabrina Ricci, Artificial Intelligence Ecosystem Manager at ESRIN Φ-lab, che ci parleranno proprio di Φ-lab, della loro mission e delle iniziative per i giovani, le start-up, il mondo dell’industria e il futuro.


Buongiorno Sabrina e buongiorno Giuseppe, ci raccontate cos’è Φ-lab e la sua mission?

Buongiorno a te e grazie per questo “spazio” (il gioco di parole è voluto 😉) per far conoscere il Φ-lab.

Il Φ-lab è una divisione del “Science, Applications & Climate Department” nel Direttorato EOP (Earth Observation Programmes) dell’Agenzia Spaziale Europea e ha sede nel centro ESRIN di Frascati, in provincia di Roma.

Lo potremmo definire un “laboratorio di innovazione” perché è il luogo dove si esplorano tecnologie e idee innovative, quali ad esempio l’Artificial Intelligence (AI), il Machine Learning, il Quantum Computing, Internet of Things, Blockchain e così via, con l’obiettivo di definire nuovi orizzonti di sviluppo e fare da catalizzatore per la cosiddetta “New Space Economy”, aggregando soggetti interessati a sviluppare prodotti e servizi commerciali in ambito spazio e più specificatamente in ambito Osservazione della Terra.

Infatti Φ-lab è stato istituito recentemente proprio per stimolare e sfruttare le condizioni favorevoli dell’industria europea dell’Osservazione della Terra, rafforzando la loro spinta innovativa per consentire un settore commerciale vivace e competitivo a livello mondiale.

L’economia spaziale cresce al doppio dell’economia globale e il mercato europeo dei servizi di EO ancora più velocemente! Questo grazie alla convergenza di diverse condizioni favorevoli che chiamiamo “The Earth Observation perfect storm”. (The Φ-lab, why? | Φ-lab (esa.int))

Ebbene, la missione del Φ-lab di ESA è proprio quella di “accelerare” il futuro dell’Osservazione della Terra (EO) attraverso innovazioni trasformative, ovvero innovazioni che trasformano completamente o creano intere industrie attraverso nuove tecnologie, con l’obiettivo di rafforzare la competitività a livello mondiale dell’industria europea dell’EO e settori della ricerca.

Quello che il Φ-lab fa è “esplorare” l’orizzonte alla ricerca di nuove tecnologie (principalmente ICT), comprenderne il potenziale valore per le applicazioni dell’Osservazione della Terra e quindi creare e supportare lo sviluppo di “use cases” promettenti, sia dal punto di vista scientifico che da quello commerciale.

Ciao Giuseppe, in veste Head of Φ-lab, quali sono le responsabilità più stimolanti del tuo ruolo?

Sono davvero molteplici, dall’avere la possibilità di lavorare con persone estremamente brillanti qui all’ESA e fuori, al contribuire ad aspetti di innovazione di punta, elemento caratterizzante del mio lavoro, e vedere la crescita di un comparto industriale e di ricerca europeo che, pur essendo ancora una nicchia, sta con grande successo sfruttando tutte le opportunità.  

Ciao Sabrina, qual è il tuo ruolo all’interno di Φ-lab e quali ritieni siano le tre parole chiave che descrivono l’unicità del progetto?

Lo Spazio è il mio mondo da più di 25 anni, io provengo dalla Agenzia Spaziale Italiana, e sono al Φ-lab con il ruolo di “Artificial Intelligence Ecosystem Manager”.

Ad un certo punto non si è potuto più ignorare che attualmente l’utilizzo di queste tecnologie nei settori specifici, da parte dei centri di ricerca, delle università, dell’industria (molte imprese stanno investendo in modo significativo in questo campo), è ancora limitato rispetto a tutte le possibili applicazioni in ambito spaziale e in particolare nell’Osservazione della Terra.

Tra gli obiettivi del “Φ-lab” c’è proprio la sfida di favorire l’incontro e l’aggregazione degli stakeholder interessati alle suddette tecnologie applicate all’Osservazione della Terra (OT), esplorando le possibili ricadute che ne conseguono. Questo è il mio compito, cogliere la sfida dell’innovazione, l’esplorazione di nuove frontiere che possono essere raggiunte nelle attività spaziali e principalmente di Earth Observation attraverso la combinazione con queste tecnologie emergenti e “transformative” nella loro applicazione. La sfida andava colta e soprattutto diffusa! È importante promuovere queste nuove frontiere che tecnologie innovative come l’Intelligenza Artificiale fuse con quelle spaziali possono raggiungere e portare la loro conoscenza anche in quel mondo che di Spazio non sa o sa poco.

Avrei più di tre parole chiave per descriverci. Parlerei di una “formula” AI4EO: Artificial Intelligence per l’Osservazione della terra, che è diventato un programma del Φ-lab (Flagship programmes | Φ-lab (esa.int)). Questi argomenti bisogna far conoscere alla nostra comunità, a questo bisogna ambire e questo è il mio compito e la mia sfida: essere ambasciatore di questo importante messaggio di innovazione.

Ovviamente lo studio sull’Osservazione della Terra ha impatti importanti non solo a livello scientifico, ma anche sociale, per costruire un futuro più sostenibile, innovativo e all’avanguardia. Ti va di approfondire con noi questo aspetto?

Certo! L’osservazione della terra è fondamentale per comprendere e monitorare le questioni ambientali e i cambiamenti climatici. Lo vediamo ogni giorno e, anche per i “non addetti ai lavori”, è chiaro che con le informazioni che possiamo avere con il telerilevamento e i dati satellitari si possono conoscere situazioni e fenomeni in modo sempre più approfondito, per cercare di raggiungere gli obiettivi di uno sviluppo sostenibile.

L’apporto alla comprensione e gestione dei fenomeni naturali e di origine antropica fornito dalle tecnologie di Earth Observation hanno posto già da diversi anni l’Osservazione della Terra come strumento fondamentale sia a livello commerciale per moltissime e diversissime attività umane, ma anche negli sforzi verso la salvaguardia ambientale del pianeta.

La concezione della maggior parte delle attività spaziali ha la sua genesi proprio nel cercare di dare una risposta a problemi terrestri, di semplificare la vita sulla Terra e in alcuni casi di dare una vera e propria soluzione ai problemi. Le attività di osservazione della terra si pongono in completa relazione con quelli che sono i problemi terrestri, soprattutto per le questioni di sostenibilità e di cambiamento climatico, dove la tecnologia spaziale ci viene in aiuto. I satelliti sono i nostri occhi dall’alto e l’utilizzo di tecnologie innovative e “dirompenti”, come l’AI, ci permette di “vedere e capire” sempre meglio!

Una delle mission di Φ-lab è di essere di ispirazione per le nuove generazioni; quali iniziative avete creato per avvicinare le giovani e i giovani verso questo mondo?

Le nuove generazioni sono il “motore dell’innovazione” e il Φ-lab si rivolge principalmente a loro per portare avanti l’esplorazione di  questo esaltante campo dell’ “AI4EO”:  i nuovi talenti dell’Artificial Intelligence, i giovani ricercatori, imprenditori, anche al di fuori del settore spazio, possono portare le loro conoscenze ed idee proprio qui al Φ-lab dove si cerca di trasferire la tecnologia dal mondo dell’ICT al settore dell’Osservazione della Terra.

Il Φ-lab e l’ESA in generale hanno sempre incoraggiato l’avvicinamento dei giovani alle materie STEM ed ora anche e sempre di più al mondo commerciale. Il Φ-lab, attraverso collaborazioni con le Università e con le altre Agenzie italiane ed europee così come con enti di ricerca, industrie, start-up, investitori privati, consente a questi giovani di perfezionare i loro studi, le loro ricerche, le loro idee imprenditoriali in un ambiente dinamico, giovane, fertile e innovativo. 

Dottorandi, Post-docs, studenti, tirocinanti, e giovani imprenditori possono trascorrere un periodo presso il laboratorio collaborando con i nostri ricercatori e approfondendo e/o ideando nuovi studi, progetti, ricerche, prodotti e servizi. Inoltre, il laboratorio cerca di supportare ed esserci sempre nel caso di organizzazioni di eventi che abbiano come focus l’utilizzo di queste tecnologie innovative: hackathons, challenges, competitions, per stimolare e incoraggiare le nuove generazioni.

Quali sono i contatti che avete invece con le aziende, le piccole medie imprese e le start-up?

Riteniamo che ci sia un enorme potenziale là fuori di innovatori e imprenditori che creano una nuova generazione di servizi con un alto valore commerciale.

È interessante notare che quando gli esperti e ricercatori del Φ-lab vanno a una conferenza sull’intelligenza artificiale e dicono che ESA adotta una politica di dati satellitari aperti a tutti e quindi i dati sono disponibili a tutti gratuitamente con enormi quantità di informazioni sullo stato del nostro pianeta, e che con essi possono creare servizi con L’IA per affrontare alcuni dei più grandi problemi dell’umanità, la comunità dell’IA è davvero entusiasta! Il cosiddetto “AI4Good” è poter fare effettivamente bene al pianeta con questa tecnologia! E le imprese possono avere la chiave d’accesso a tutto ciò.

L’idea è quella di portare i talenti imprenditoriali nel mondo ESA e del Φ-lab attraverso programmi come InCubed (Investing in Industrial Innovation – www.incubid.phi.esa.int) che ha un forte angolo commerciale, in cui gli imprenditori possono presentare proposte di servizi e prodotti innovativi ed essere supportati dall’ESA sia tecnicamente che finanziariamente al 80%. Il laboratorio sta cercando di lavorare a questo “incrocio” ed è lì che accade la magia!: quando metti insieme comunità diverse attorno allo stesso problema, cercando di trovare nuove soluzioni per questi problemi, in un ciclo molto interattivo e rapido.

Tre parole per raccontare Φ-lab ai vertici di un business?

Il Φ-lab è la vostra opportunità per sviluppare i vostri nuovi prodotti e servizi di EO ricevendo dall’ESA un supporto sia tecnico, che commerciale e finanziario, riducendo tantissimo i vostri rischi imprenditoriali. Tutto questo senza che ESA richieda equity e lasciandovi la proprietà intellettuale dello sviluppo. Quello che vi chiediamo è che la vostra idea sia innovativa, che abbia un business plan solido e che sia parte della vostra strategia di successo.

Scopo del Φ-lab è accelerare il futuro dell’Earth Observation. Quanto sono transformative le nuove tecnologie ICT applicate allo Spazio e all’Osservazione della Terra?

EO e AI, cloud computing, blockchain, IOT sono una combinazione perfetta!

I nostri satelliti producono grandi flussi continui di dati unici e ricchissimi, osservando in continuazione il nostro pianeta, ma ormai i metodi di analisi classici hanno raggiunto i loro limiti e non sono in grado di estrarre efficacemente informazioni da questa enorme mole di dati.

L’ICT ed in primis l’Artificial Intelligence offre una vista completamente nuova e accelera in maniera notevole la catena di lavorazione dei dati di EO generando classificazioni, riconoscimento di oggetti, rilevamento di cambiamenti, che sono essenziali per molti campi.

Ma voglio riportare qui le parole di Ursula von der Leyen:

«[…] L’intelligenza artificiale (AI) riguarda i big data, dati, dati e ancora dati. E sappiamo tutti che più dati abbiamo, più intelligenti i nostri algoritmi saranno. Questa è un’equazione molto semplice. E quindi è così importante avere accesso ai dati che sono là fuori. Ecco perché vogliamo dare alle nostre imprese, ma anche ai nostri ricercatori, e ai servizi pubblici migliore accesso ai dati. […] Noi vogliamo incoraggiare le nostre imprese, i nostri ricercatori, gli innovatori, gli imprenditori, a sviluppare l’Intelligenza Artificiale. […] abbiamo tutto ciò di cui abbiamo bisogno, ma dobbiamo scatenare questo potenziale. […]».
(Press remarks on the EC strategy on “Shaping Europe’s Digital Future” (2020))

Ecco, il Φ-lab è qui per scatenare questo potenziale!